La Stampa 3D di tessuti biologici con magneti in microgravità ad opera di ricercatori russi

Scienziati russi e la Stampa 3D di tessuti biologici con magneti in microgravità.

Il bioprinting 3D è un processo per modellare e assemblare architetture viventi complesse e funzionali in modo graduale. In generale, il bioprinting 3D utilizza il metodo strato per strato per depositare materiali noti come bioink per creare strutture simili a tessuti. Nell’ultimo decennio sono state sviluppate diverse tecniche di bioprinting 3D, ad esempio il bioprinting magnetico, un metodo che utilizza nanoparticelle magnetiche biocompatibili per stampare celle in strutture 3D.

Ma ora un gruppo di ricerca russo ha sviluppato un nuovo metodo di bioprinting che consente di creare oggetti biologici 3D senza l’uso dell’approccio strato per strato e delle etichette magnetiche. Il nuovo metodo, che prevede la ricerca di levitazione magnetica in condizioni di microgravità, è stato condotto dalla società 3D Bioprinting Solutions in collaborazione con altri scienziati russi e stranieri, tra cui l’Istituto congiunto per le alte temperature dell’Accademia delle scienze russa (JIHT RAS).

“Durante il periodo dal 2010 al 2017, una serie di studi sperimentali unici sono stati effettuati a bordo del segmento Orbital russo della Stazione Spaziale Internazionale nell’impianto sperimentale” Cristallo di Coulomb “, ha detto Mikhail Vasiliev, capo del laboratorio di diagnostica al plasma polverosa nel JIHT RAS. “L’elemento principale di questo dispositivo è un elettromagnete che crea uno speciale campo magnetico disomogeneo in cui le strutture delle particelle diamagnetiche (sono magnetizzate contro la direzione del campo magnetico) possono essere formate nelle condizioni di microgravità.”

Nel loro studio sperimentale, i ricercatori hanno descritto come piccole particelle cariche si comportino nel campo magnetico di una forma speciale sotto le condizioni di microgravità o gravità zero. Inoltre, gli scienziati hanno sviluppato un modello matematico di questo processo basato sui metodi della dinamica molecolare. Questi risultati spiegano come ottenere strutture tridimensionali omogenee ed estese costituite dalle migliaia di particelle.

I metodi convenzionali di bioprinting magnetico 3D avevano un numero di limitazioni associate alla gravità. Per ridurre il potere delle forze gravitazionali, si può aumentare la potenza dei magneti che controllano il campo magnetico. Tuttavia, questo richiederà un bioprinter 3D molto più complesso. Il secondo modo è ridurre la gravità, che è l’approccio utilizzato dagli scienziati di 3D Bioprinting Solutions. Questo metodo è chiamato “biofactory tridimensionale formativo” che consente di creare strutture biologiche tridimensionali immediatamente da tutti i lati. I ricercatori hanno applicato i dati sperimentali e i risultati della modellizzazione matematica ottenuta dagli scienziati JIHT RAS per controllare la forma di tali strutture.

“I risultati dell’esperimento di cristallo di Coulomb sullo studio della formazione delle strutture spazialmente ordinate hanno portato allo sviluppo di un nuovo metodo per la biofactory 3D formativa delle strutture simili ai tessuti basato sull’auto-assemblaggio programmabile dei tessuti viventi e organi nelle condizioni di gravità e microgravità per mezzo di un campo magnetico disomogeneo “, ha detto Vasiliev.

I bioprinters basati su questa nuova tecnologia saranno in grado di creare vari principi biologici che possono essere usati per molti scopi, compresa la stima degli effetti negativi delle radiazioni spaziali sulla salute degli astronauti nelle missioni spaziali a lungo termine. Inoltre, sarà anche in grado di ripristinare la funzione dei tessuti e degli organi danneggiati in futuro.

Il loro articolo, intitolato “Tecnologia di biofabbricazione senza impalcature, senza etichetta e senza ugelli che utilizza l’assemblaggio levitazionale magnetico”, è pubblicato in Biofabrication .

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